CN114229794A - 一种固定式氢化镁水解自动控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固定式氢化镁水解自动控制装置及方法，所述装置包括储水器和反应器，所述储水器和反应器通过连接管相互连接形成连通状态，所述氢化镁在反应器内遇水反应，在所述反应器上部设置有带阀门的氢气排出口，所述氢气排出口在一定压力氢气的作用下开启且稳定排气。本发明主要针对现有水解放氢装置中氢气压力难于控制的问题，利用反应器内水解反应所产生氢气压力的变化，自动调节反应器内的液位，达到自动控制水解反应程度的目的，从而获得稳定的氢气产生速率，避免反应快速发生，氢气压力过大导致的安全隐患。本发明通过非能动的方式实现氢气速率的稳定控制，控制方法简单可靠。
Description
技术领域
本发明属于氢能源技术领域，特别涉及一种固定式氢化镁水解自动控制装置及方法。
背景技术
随着氢能产业的发展，固态储氢逐渐显露出其优势，主要有以下特点：结构紧凑，工作压力不高，安全性强，使用寿命长；固态储氢材料的放氢纯度高，有利于提高燃料电池的工作效率和使用寿命，因此固态储氢在应急、灾备、单兵作战领域开始应用。在众多储氢材料中，相对于其他金属储氢材料，镁基储氢材料具有以下优点：储氢量很高，理论储氢量高达7.6wt％；镁金属资源丰富，价格低廉；氢化物较稳定，放氢需要较高的温度，大多数镁基储氢材料的放氢温度都在200℃以上，安全性好。因而氢化镁材料具有广泛应用前景。
目前氢化镁有两种放氢方式，一是加热放氢，二是水解放氢。加热放氢因其消耗的能源较高，整体效率不高；水解放氢可在室温下进行，放氢速率可控，整体效率较高，且放氢的时候可以从水中获取氢元素，使得放氢量比储氢量更大，具有较好的应用前景。
现有的水解放氢装置结构较为复杂，水解速率控制系统较为繁琐，尤其是在放氢过程中氢气压力难于控制，若氢气压力过大则会导致安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种结构简单实现水解，并且氢气压力能够自动调节的固定式氢化镁水解自动控制装置及方法。
本发明是通过下述技术方案来实现：一种固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：包括储水器和反应器，所述储水器和反应器通过连接管相互连接形成连通状态，所述氢化镁在反应器内遇水反应，在所述反应器上部设置有带阀门的氢气排出口，所述氢气排出口在一定压力氢气的作用下开启且稳定排气。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其所述储水器和反应器的底部通过呈U形的连接管相互连通。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其在所述储水器上部设置有进水管。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其在所述储水器内设置有液位计。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其在所述储水器上部设置有稳压口，所述稳压口用于排出或补充气体，以调整储水器内的空气压力。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其在所述反应器内设置有用于放置氢化镁的样品放置台，所述样品放置台位于储水器和反应器内溶液液位差的调节范围内。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其在所述反应器侧面设置有给料口。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其在所述反应器的顶部设置有压力表。
一种固定式氢化镁水解自动控制方法，其特征在于：通过给料口将氢化镁放置于反应器内的样品放置台上，通过进水管向储水器内注入反应水，储水器内的水通过连接管流入至反应器内，反应器内的氢化镁与水接触并发生反应，产生的氢气在反应器内的液面上方形成一定的压力，并通过氢气排出口的阀门以一定的压力持续向外提供稳定的氢气；
当反应器中的氢气压力较大时，将使得反应器中的液位下降，氢化镁与水减少或不再接触而降低或停止反应；当反应器中的氢气压力较低时，储水器内的液位将因压力差而持续供应到反应器中，使得反应器内的氢化镁与水始终保持接触并发生反应，实现自动调节反应器中的氢气压力在一定范围内。
本发明所述的固定式氢化镁水解自动控制方法，其通过储水器上部的稳压口排出或补充气体，改变储水器内液面上方的空气压力，进而调节反应器内部液面，在整个装置初始启动时，通过预设氢气压力，储水器内的液位通过液位计和稳压口自动控制。
本发明主要针对现有水解放氢装置中氢气压力难于控制的问题，利用反应器内水解反应所产生氢气压力的变化，自动调节反应器内的液位，达到自动控制水解反应程度的目的，从而获得稳定的氢气产生速率，避免反应快速发生，氢气压力过大导致的安全隐患。本发明通过非能动的方式实现氢气速率的稳定控制，控制方法简单可靠。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1为储水器，2为反应器，3为连接管，4为阀门，5为氢气排出口，6为进水管，7为液位计，8为稳压口，9为样品放置台，10为给料口，11为压力表。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，一种固定式氢化镁水解自动控制装置，包括储水器1和反应器2，所述储水器和反应器均为相对密闭的容器，在所述储水器1上部设置有进水管6，在所述储水器1内设置有液位计7，在所述储水器1上部设置有稳压口8，所述稳压口8用于排出或补充气体，以调整储水器1内的空气压力，在所述反应器2内设置有用于放置氢化镁的样品放置台9，所述样品放置台9位于储水器1和反应器2内溶液液位差的调节范围内，在所述反应器2侧面设置有给料口10，在所述反应器2的顶部设置有压力表11。在整个装置初始启动时，通过预设氢气压力，储水器内的液位通过液位计和稳压口自动控制。
其中，所述储水器1和反应器2的底部通过呈U形的连接管3相互连接形成连通状态，所述氢化镁在反应器2内遇水反应，在所述反应器2上部设置有带阀门4的氢气排出口5，所述氢气排出口5在一定压力氢气的作用下开启且稳定排气，即氢气排出口的排气量是相对稳定的，不因反应器内氢气压力增大而增加排气量，从而使氢气增加的压力能够作用于反应器内的液面上。当氢化镁水解时，通过预设压力和储水器与反应器的液位差来自动控制水解反应，从而使得氢气压力维持在一定范围，实现稳定的氢气供给。
本发明还提出了一种固定式氢化镁水解自动控制方法，具体为：通过给料口将氢化镁放置于反应器内的样品放置台上，通过进水管向储水器内注入反应水，储水器内的液位由液位计进行测量，储水器内的水通过连接管流入至反应器内，当反应溶液接触到样品放置台时，并与其上放置的氢化镁接触，发生如下反应：
MgH2+2H2O＝Mg(OH)2+2H2↑
产生的氢气在反应器内的液面上方形成一定的压力，并通过氢气排出口的阀门以一定的压力持续向外提供稳定的氢气，其压力大小由压力表测得，气压大小可根据预设氢气压力及应用场景来调节。
正常情况下压力P(H2)＝ρgH，其中，ρ为溶液密度，g为重力加速度，H为储水器与反应器的溶液液位差，当反应速度快时，反应器中的氢气压力增大，将使得反应器中的液位下降，储水器中的液位升高，氢化镁与水减少或不再接触，从而降低或者停止氢化镁的水解反应，避免压力进一步增加；当反应器中的氢气压力较低时，储水器内的液位将因压力差而持续供应到反应器中，使得反应器内的氢化镁与水始终保持接触并发生反应，实现自动调节反应器中的氢气压力在一定范围内自动调节。
此外，在储水器上方还设有稳压口，如果有需要，稳压口可通过排出或补充气体改变储水器中的空气压力，进而调节反应器内部液位，使得液位调节更加高效和灵活。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：包括储水器(1)和反应器(2)，所述储水器(1)和反应器(2)通过连接管(3)相互连接形成连通状态，所述氢化镁在反应器(2)内遇水反应，在所述反应器(2)上部设置有带阀门(4)的氢气排出口(5)，所述氢气排出口(5)在一定压力氢气的作用下开启且稳定排气。
2.根据权利要求1所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：所述储水器(1)和反应器(2)的底部通过呈U形的连接管(3)相互连通。
3.根据权利要求1所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：在所述储水器(1)上部设置有进水管(6)。
4.根据权利要求1所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：在所述储水器(1)内设置有液位计(7)。
5.根据权利要求1所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：在所述储水器(1)上部设置有稳压口(8)，所述稳压口(8)用于排出或补充气体，以调整储水器(1)内的空气压力。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：在所述反应器(2)内设置有用于放置氢化镁的样品放置台(9)，所述样品放置台(9)位于储水器(1)和反应器(2)内溶液液位差的调节范围内。
7.根据权利要求6所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：在所述反应器(2)侧面设置有给料口(10)。
8.根据权利要求6所述的固定式氢化镁水解自动控制装置，其特征在于：在所述反应器(2)的顶部设置有压力表(11)。
9.一种固定式氢化镁水解自动控制方法，其特征在于：通过给料口将氢化镁放置于反应器内的样品放置台上，通过进水管向储水器内注入反应水，储水器内的水通过连接管流入至反应器内，反应器内的氢化镁与水接触并发生反应，产生的氢气在反应器内的液面上方形成一定的压力，并通过氢气排出口的阀门以一定的压力持续向外提供稳定的氢气；
当反应器中的氢气压力较大时，将使得反应器中的液位下降，氢化镁与水减少或不再接触而降低或停止反应；当反应器中的氢气压力较低时，储水器内的液位将因压力差而持续供应到反应器中，使得反应器内的氢化镁与水始终保持接触并发生反应，实现自动调节反应器中的氢气压力在一定范围内。
10.根据权利要求9所述的固定式氢化镁水解自动控制方法，其特征在于：通过储水器上部的稳压口排出或补充气体，改变储水器内液面上方的空气压力，进而调节反应器内部液面，在整个装置初始启动时，通过预设氢气压力，储水器内的液位通过液位计和稳压口自动控制。
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- 2021-12-28 CN CN202111625443.6A patent/CN114229794A/zh active Pending
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